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本科生毕业设计(论文)外文翻译
毕业设计(论文)题目:珠光体钢与奥氏体钢异质专用焊接材料研制
外文题目:
Weldability in dissimilar welds between Type 310
austenitic stainless steel and Alloy 657


译文题目:310奥氏体不锈钢和657合金异种钢接头之间的可焊性

学 生 姓 名: 赵 娣
专 业 班 级: 成控1001班
指导教师姓名: 李 德 元
评 阅 日 期:
310奥氏体不锈钢和657合金异种钢接头之间的可焊性
h . NaffakhÆm . ShamanianÆAshrafizadeh
摘要
异种金属310奥氏体不锈钢和合金657,一种镍基合金,之间的显微组织的变化和凝固开
裂敏感性是通过使用相结合的电子显微镜分析和可调拘束试验方法研究得到的。此外,也研
究熔合区填充金属的化学成分,显微组织,和由此产生的焊接性。镍合金具有较强抗脆裂性
是由于少量的第二相和较窄的凝固温度范围。铬镍铁合金82和310不锈钢焊缝具有较差耐
开裂能力是由宽的凝固温度范围和较多的第二相导致的。因此,对于镍铬合金657和310
不锈钢,填充材料铬镍铁合金A的材料提供了最佳的可焊性。

正文
50Ni-50CR-Nb合金,这是现代推出的如镍铬合金657和310型奥氏体不锈钢,广泛应用于
石油化工和发电工业。铬镍铁合金657添加铌可以提高高温耐蚀性。但是,在有合金的情况
下焊接时,在焊缝金属的凝固过程中,由于铌在奥氏体相中的低溶解度铌优先偏析到终端液
体,因此,先凝固的液体亏损Nb。此外,由于铌的低扩散速率使铌不能扩散到枝晶中。因此,
不能降低浓度梯度。为了弥补这个缺陷,镍基钎料,如82合金, 182合金, 52合金,和 617
合金经常添加在这些类型的异种熔焊中。铌、钼的最终分配将由填充金属成分控制,焊接参
数(控制稀释得到的名义焊缝金属成分)和各元素的偏析。此外,交互作用中可能存在的一
种合金元素的偏析情况取决于焊缝成分。这些因素控制凝固过程和由此产生的热裂敏感性不
同的的熔合区。因此,由于很宽的范围焊接金属在大的变化中熔合区可能发生敏感性裂纹。
然而,没有详细的文学研究熔合区微观结构和由此产生的镍铬合金之间的异种金属焊接接头
657和310型不锈钢之间的焊接关系。因此,这样做的目的是利用铬镍铁合金82,铬镍铁合金
A,铬镍铁合金617和310不锈钢的性能,研究微观结构和熔焊焊缝。

焊接材料及焊接方法
在研究中使用的基体材料为12毫米厚的310型不锈钢和铬镍铁合金657板。前者是在固
溶退火状态下,而后者是在铸态条件下。表1称镍铬合金82 ,镍铁合金A,铬镍铁合金617
和310不锈钢钢成分。其基体材料和填充材料列于表1。热裂纹通过纵向可调拘束裂纹试验
对填充材料进行了研究。在此之前瓦尔在测试中,分别制成基体材料焊接接头,采用四个填
充材料,采用的是75°的V型坡口,根部间隙的开口为2.5毫米,以及一个1毫米的。实
验室规模的试样尺寸150 *25 *3.2 mm3然后准备进行裂纹检测。扩充的弯曲应变Ë施加到
测试样品表面的关系由公式E = t/2R ,其中t为模块的半径试样的厚度,R是模具块[5 ,
6 ] 的半径。应变水平分别为1,2,和4%。焊接可调拘束裂纹试验过程中使用的参数保持
浓度常数如下:电流= 130 A,电压为18 V和焊速= 4.5毫米/秒。后来,总裂纹长度(TCL)
和最大裂纹长度(MCL)被用来作为焊缝金属的热裂纹敏感性的评价标准。金相表征在大理
石的蚀刻后的焊缝横截面(10克硫酸铜溶液50毫升盐酸+ 50毫升水)。焊接接头是用光学
显微镜(LOM)和扫描电子显微镜(SEM)进行观察。

表1标称成分的基体和填充材料
结果与讨论
微观结构
铬镍铁合金82焊缝金属在熔合区金相组织如图1a中散射电子图像所示。 该微观结构是
完全奥氏体化,符合预期效果。在枝晶间区域外,可以看出,NbC的析出物(成像明亮的沉
淀物)在枝晶间区域形成(图1b)。但没有证据表明片状C 化物在共晶枝晶间区域形成。
NbC的析出可能导致产生凝固裂纹的倾向。
图1c显示镍铬合金焊接金属的熔合区。因镍合金焊接金属是类似于铬镍铁合金82中,
其铌的含量相当大(2.5%),但其铁含量(12%)比镍铬铁合金82(3%)大得多。在镍基
高温合金中的铁的存在下,导致铌在奥氏体相溶解度减少,在含有铁 - 镍 - 铬固溶体,铌
留在溶液中的能力是有限的[2]。在这些条件下,铌在焊缝金属枝晶间的量增多。合金元素
偏析导致脆性温度范围的扩展(BTR)和成分过冷的增加。然而,没有低熔点相枝晶间和晶
间区域的观察(图1d)。
图1e为铬镍铁合金617填充材料熔合区的微观结构。钼分配系数减小,焊缝中的铁含量
(即,作为稀释水平增加)增加。此外,该图中示出了镍铬铁617焊接金属的枝晶组织其由
柱状晶组成的。这些树突是一个强大的钼划分到终端间的液体。这种粗树枝状的结构也是众
所周知的,粗树枝状结构比精细结构[ 7-9 ]更容易产生热裂纹。图1是一个背散射电子图
像显示的310型不锈钢的熔合区组织。由于焊缝金属含有少量铜,二次相在晶界使焊缝金属
产生热裂纹。
图1焊缝的背散射电子图像:(一)82合金,(b)82镍合金在高倍镜下(明亮的影像学特
点),(C)(D)合金,铬镍铁合金高倍放大,(e)和(f) 617镍合金,310不锈钢
热裂纹敏感性

纵向可调拘束裂纹试验结果如图2,这表明总裂纹长度和最大裂纹长度上施加的应变。
很明显,镍合金焊接的热裂纹敏感性最小。在铬镍铁合金中存在的固溶铌降低奥氏体溶解度,
但在焊缝金属中镍和铬含量高,能溶解增加铌在奥氏体的量和降低铌在边界偏析的数量。由
于用于测试产生的样品的性质在某些情况下是可以观察到的。在传统的可调拘束裂纹试验
中,经锻造基底金属试样被使用。然而,在本研究中,焊缝金属使用相应的填充材料,并在
可调拘束裂纹试验中重熔。

在图2a中可以注意到,只有铬镍铁合金82 表现出裂纹在1%开裂的应变标志。镍合金
82和铬镍铁合金617总裂纹长度不增加,应变从2 %提高到4% ,表明饱和效应在2%应
变。在图2b中也可以观察到铬镍铁合金焊缝金属的最大裂纹长度对焊缝金属的影响最低。
根据上述结果,铬镍铁合金 82具有比其他填充材料产生凝固裂纹的倾向大。得到的结果与
以前的研究一致[ 10 ]。
此外,310型不锈钢焊缝金属热裂纹抵抗力较弱。一种低熔点相融合的区域的形成可能是
310不锈钢焊缝金属的热裂纹敏感性的最有效的因素。除了310不锈钢焊缝金属中显示所有
施加的应力弧坑裂纹,焊缝不显示火山口开裂。
在图3A–F中可以看出裂纹区的微观结构主要是沿晶开裂;开裂似乎大多是晶间; 也可
观察到沿下部边界的一些裂痕,。所有焊缝金属的广泛开裂是由于奥氏体凝固的模式和明显
的枝晶形貌。

图2裂纹检测结果:(一)在融合区的总裂纹长度,(b)在融合区最大裂纹长度
可以得出结论,在镍铬合金82和镍铬合金的情况下一个焊缝金属铌的存在支配的,低熔
点相在枝晶间态数据和晶间区域。另一方面,在Inconel镍合金617焊缝金属,因铜,铝的
存在下容易分阶段凝固裂纹能形成。 Cu在低熔点的可能存在相可降低310 SS焊接金属的
耐热裂纹。
图3(a)(箭头)82镍合金焊缝金属凝固裂纹,(b)(箭头)82焊缝金属凝固裂纹,(c)
镍合金617焊缝金属凝固裂纹,(d)617合金焊缝金属在高倍镜下,(e)在镍焊缝金属凝
固裂纹,(f)在310不锈钢焊缝金属凝固裂纹

结论
所有焊缝金属具有完全奥氏体组织的影响。82合金的焊接金属枝晶间区域的形成是C/
NbC的共晶结构。然而,在镍铬合金焊接金属的枝晶间和晶间区域通过扫描电镜没有观察到
低熔点相。相比于镍铬合金82,617合金的焊缝金属表现出更为独特的柱状晶结构。有低熔
点相的310型不锈钢的焊缝金属的晶粒边界的连续网络的基础上,基于可调拘束裂纹的结
果,镍合金焊缝金属表现出易患热裂纹,而镍铬合金82具有最高的凝固开裂倾向。 310型
不锈钢填充金属也表现出对热裂纹抵抗力弱。可以得出结论,评估的材料,镍合金填料材料
提供了类型310不锈钢和铬镍铁合金657的接头最好的可焊性。

参考文献
1.贝罗尼,凯瑞尼(2001)罗康特理工二
2.杜邦,巴诺维奇西南(2003)焊接Ĵ82:125
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8.郭恤,李(2002)材料科学与工程一338:202
9.艾伯特,桑德瑞 2000)材料科学与工程一292:74。
10.斯瑞莎 ,艾伯特,申克,桑德瑞(2000)[J].中华核材料279:65。
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